JP2005190797A

JP2005190797A - 有機ｅｌ装置および電子機器

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Publication number: JP2005190797A
Application number: JP2003429992A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Ota; 司大田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】表示（照明）の自由度が高く、かつ、低消費電力で補助光を照射することが可能な有機ＥＬ装置および電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】有機材料からなる発光層を含む有機層１０４を、透明基板１０１上に形成された透明陽極１０２と、反射陰極１０３とで挟持し、透明陰極１０２と反射陰極１０５間に駆動回路１０６で電圧を印加して発光層を発光させ画素単位で駆動を行う有機ＥＬ装置１００において、各画素領域を隔てる有機物バンク層１０３ｂに蓄光材料を分散させたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ装置および電子機器に関し、詳細には、有機材料からなる発光層を含む有機層を、基板上に形成された第１電極と、第２電極とで挟持し、前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加して前記発光層を発光させ画素単位で駆動を行う有機ＥＬ装置および電子機器に関する。

有機ＥＬ装置は、高輝度発光が可能であること、自発光の面状表示デバイスであること、および薄型化が可能であること等の長所を有するデバイスである。かかる有機ＥＬ装置は、近時、表示装置や照明装置に利用されるようになってきている。有機ＥＬ装置は、有機層を積層して機能分離することによって大幅に発光効率の改善がなされ、印加電圧が低電圧でも高輝度な発光を実現している。有機ＥＬ装置は、通常、基板／第一電極／有機物層／第二電極の構成を有する。有機物層は、少なくとも有機材料からなる発光層を含むが、素子特性向上のためにさらに複数の電荷輸送層を含むものが多い。このような有機ＥＬ装置に、電圧を印加すると、発光層に一方の電極から電子が注入されるとともに、他方の電極からホールが注入され、電子とホールの再結合により励起された有機分子が基底状態に緩和するときに発光が得られる。有機ＥＬ装置は、発光層全体から発光が得られるので、面状発光素子となり、素子の第一電極側又は第二電極側を通して光を取り出すことになる。

他方、近時、蓄光材料が注目されている。かかる蓄光材料とは、太陽光や人工照明を浴びせて、その光が消えた後に「リン光」を発する材料のことをいう。蓄光材料は、放射性元素を含む夜光塗料の代替材料や、非常の場合、暗闇で光る避難誘導標識や救命防災用品等に広く応用されている。

蓄光材料を使用した有機ＥＬ装置としては、例えば、特許文献１が公知である。図１０は、特許文献１の有機ＥＬ装置６００の構成を示す図である。有機ＥＬ装置６００は、同図に示すように、蓄光材料で形成され、道路標識を表示する表示部６０１と、ガラス板６０２と、ホール注入電極６０３ａ，電子注入電極６０３ｂ，有機層６０３ｃからなり、表示部６０１に光を照射する有機ＥＬ素子（照明装置）６０３と、有機ＥＬ素子（照明装置）６０３に間欠的に電気を供給して間欠的に発光させる電源装置６０４とを備えている。この有機ＥＬ装置６００では、表示部６０１に有機ＥＬ素子（照明装置）６０３で光を照射させた後、蓄光材料で形成されている表示部６０１から残光が射出されるので、有機ＥＬ素子（照明装置）６０３により連続して照明を行なう必要がなく、少ない電力で夜間においても十分な表示を行なうことが可能である。

特開平１０−２０８５２４号公報

しかしながら、特許文献１の有機ＥＬ装置においては、有機ＥＬ素子をバックライトとして使用しているが、画素単位での駆動を行うことができないため、有機ＥＬ素子を駆動する場合にその消費電力が大きくなってしまい、また、定型（道路標識）の表示しか行うを行うことができないという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、表示（照明）の自由度が高く、かつ、低消費電力で補助光を照射することが可能な有機ＥＬ装置および電子機器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、有機材料からなる発光層を含む有機層を、基板上に形成された第１電極と、第２電極とで挟持し、前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加して前記発光層を発光させ画素単位で駆動を行う有機ＥＬ装置において、各画素領域間に蓄光材料を含む蓄光層を形成したことを特徴とする。

これにより、蓄光層は、太陽光、室内光、および発光層等の光のエネルギーを吸収して、発光層が発光しない状態でも、可視光を照光して暗闇でも補助光として使用することが可能となる。また、発光層を画素単位で駆動することができ、表示（照明）の自由度が高く、かつ、その消費電力を低減することが可能となる。さらに、蓄光層を各画素領域間に形成しているので、発光層の光を蓄光層で遮蔽しないで外部に射出でき、高輝度な表示または照明が可能となる。この結果、表示（照明）の自由度が高く、かつ、低消費電力で補助光を照射することが可能な有機ＥＬ装置を提供することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記蓄光層は、各画素領域を隔てるバンク層であることが望ましい。これにより、バンク層から補助光を射出することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記基板は透明基板で構成され、当該透明基板側から光を射出し、前記蓄光層は、前記透明基板の光射出面上の各画素領域間に形成された蓄光発光膜であることが望ましい。これにより、透明基板上に形成された蓄光発光膜から補助光を射出することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記基板は透明蓄光ガラスで形成されていることが望ましい。これにより、補助光の輝度を高くすることが可能となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記蓄光層は、インクジェット法で形成されることが望ましい。これにより、蒸着等の方法に比して材料を無駄にすることなく、高精度かつ低コストに蓄光層を形成することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記蓄光材料は緑色発光する蓄光材料であることが望ましい。これにより、人間の目に認識し易い補助光とすることが可能となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記有機層は、赤、緑、青発光層をそれぞれ含む赤，緑，青有機層が交互に配置されて構成されており、前記蓄光材料は、赤色発光する蓄光材料であることが望ましい。これにより、赤色発光する蓄光材料を含む蓄光層は、青発光層や緑発光層の光のエネルギーを効率的に吸収することができ、有機ＥＬ装置の内部の発光光を効率的に利用することが可能となる。

また、本発明の好ましい態様によれば、本発明の有機ＥＬ装置を電子機器に搭載することが望ましい。これにより、表示（照明）の自由度が高く、かつ、低消費電力で補助光を照射することが可能な有機ＥＬ装置を搭載した電子機器を提供することができる。

以下に、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施例の有機ＥＬ装置は表示装置、照明装置、および光源装置等に広く適用可能である。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ装置１００の部分断面構造を示す図である。実施例１に係る有機ＥＬ装置１００は、交流駆動されるボトムエミッション型の有機ＥＬ装置である。同図において、１０１は透明基板、１０２は透明陽極（第１電極）、１０３ａは無機物バンク層、１０３ｂは有機物バンク層（蓄光層）、１０４は有機材料からなる発光層を含む有機層、１０５は反射陰極（第２電極）、１０６は透明陽極１０２と反射陰極１０５間に交流電圧を印加して画素単位で駆動を行う駆動回路を示している。

透明基板１０１上には、その画素領域にＩＴＯからなる透明陽極１０２が成膜・パターニングされて形成されている。この透明基板１０１上に、無機物バンク層１０３ａと有機物バンク層１０３ｂを順次積層することにより、各画素領域を隔てるバンク部（隔壁）を形成する。

無機物バンク層１０３ａは、例えばＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法等によって透明基板１０１および透明電極１０１の全面にＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＳｉＮ等の無機物膜を形成し、次にこの無機物膜をエッチング等によりパターニングして形成して、透明電極１０１上の画素領域に開口部を設けることにより形成する。

次に、無機物バンク層１０３ａ上に、蓄光材料を含む有機物バンク層１０３ｂを形成する。具体的には、インクジェット装置（インクジェット法）で、有機物バンク層材料を含むインク組成物を無機物バンク層１０３ａ上に吐出した後に乾燥処理および熱処理を行い、無機物バンク層１０３ａを形成する。このインク組成物としては、例えば、蓄光材料を分散させた有機樹脂を溶媒に溶かしたものインク組成物とすることができる。ここで、蓄光材料としては、例えば、珪素アルミ酸塩等を使用するができる。また、有機樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等を使用することができる。また、溶媒としては、例えば、ジメチルアニリン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ベンゼン、シクロヘキサン等を使用することができる。この有機物バンク層１０３ｂには、撥インク処理が施される。

透明陽極１０２上には、有機材料からなる発光層を含む有機層１０４が形成される。この有機層１０４は、高分子有機材料をインクジェット法で塗布して形成することができる。なお、、低分子有機材料を蒸着して形成することにしても良い。有機層１０４は、単層型（発光層）、２層型（発光層／正孔注入層）、３層型（電子輸送層／発光層／正孔輸送層）、４層型（電子注入層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層）、５層型（電子注入層／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／正孔注入層）のいずれを使用することにしてもよい。

また、有機層１０４および有機物バンク層１０３ｂ上の全面にはＡｌ／ＩＴＯ等からなる反射陰極１０５が形成される。なお、この反射陰極１０５上に保護層（封止層）を形成することにしても良い。

図２は、人間の目の標準比視感度曲線を示している。同図において、横軸は波長、縦軸は標準比視感度を示しており、最も高い感度を「１」として正規化された感度として示している。図２に示すように、人間の目は、波長５５５ｎｍの光に対する感度が最も高く、３８０ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲に感度を持っている。そこで、実施例１においては、蓄光材料として、人間の目の最も感度が高いＧ（緑色）発光する蓄光材料を使用することが望ましい。

図３は、実施例１のＧ発光する蓄光材料の残光スペクトルの一例を示す図である。同図に示すように、５５０ｎｍ付近に急峻なスペクトルを有しており、人間の目に認識し易い発光となる。図４は、実施例１の蓄光材料の残光強度の時間推移の一例を示す図である。同図に示すように、時間推移とともにその残光強度が低下するが、所定時間残光が発光される。なお、有機層１０４の発光層は、緑色発光する有機材料を使用するのが望ましい。これにより、通常の表示や照明の色と、蓄光材料による補助光（残光）の色とを同一とすることができ、見やすい有機ＥＬ装置となる。

上記構成の有機ＥＬ装置１００では、駆動回路１０６により、透明陽極１０２と反射陰極１０５間に交流電圧を印加すると、有機層１０４の発光層が発光し、この発光光が透明基板１０１側（光射出面側）から射出される。また、発光層からの発光光、太陽光、室内光等を有機物バンク層１０３ｂの蓄光材料が吸収し、このエネルギーを徐々に可視光として放出するため、発光層１０４が発光しない状態でも、この有機物バンク層１０３ｂから可視光が透明基板１０１の光射出面から照光して、暗闇でも補助光として使用することが可能となる。

以上説明したように、実施例１の有機ＥＬ装置１００によれば、有機材料からなる発光層を含む有機層１０４を、透明基板１０１上に形成された透明電極（第１電極）１０２と、反射電極（第２電極）１０５とで挟持し、透明電極１０２と反射電極１０５間に駆動回路１０６により電圧を印加して発光層を発光させ画素単位で駆動を行い、各画素領域間に蓄光材料を含む蓄光層（有機物バンク層１０３ｂ）を形成しているので、蓄光層は、太陽光、室内光、および発光層等の光のエネルギーを吸収して、発光層が発光しない状態でも、可視光を照光して暗闇でも補助光として使用することが可能となる。また、発光層を画素単位で駆動することができ、表示（照明）の自由度が高く、かつ、その消費電力を低減することが可能となる。さらに、蓄光層を各画素領域間に形成しているので、発光層の光を蓄光層で遮蔽しないで外部に射出でき、高輝度な表示または照明が可能となる。

また、実施例１によれば、蓄光層を各画素領域を隔てる有機物バンク層１０３ｂとしているので、有機物バンク層１０３ｂから補助光を射出することが可能となる。また、実施例１によれば、有機物バンク層（蓄光層）１０３ｂをインクジェット法で形成しているので、蒸着等の方法に比して材料を無駄にすることなく、高精度かつ低コストに有機物バンク層１０３ｂを形成することが可能となる。また、実施例１によれば、蓄光材料をＧ発光する蓄光材料としているので、人間の目に認識し易い補助光とすることが可能となる。

なお、実施例１においては、透明基板１０１を透明蓄光ガラスで構成することにしても良い。透明蓄光ガラスとしては、例えば、亜鉛ホウケイ酸塩ガラスに希度類元素テルビウムを含有したものを使用することができる。これにより、補助光の輝度をより高くすることが可能となる。

また、実施例１の有機ＥＬ装置１００は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置について説明したが、本発明はトップエミッション型の有機ＥＬ装置にも適用可能である。

図５は、本発明の実施例２に係る有機ＥＬ装置２００の部分断面構造を示す図である。図５において、図１の有機ＥＬ装置１００と同等機能を有する部位には同一符号を付し、その説明は省略する。実施例２に係る有機ＥＬ装置２００は、図５に示すように、実施例１の有機ＥＬ装置１００において、さらに、透明基板１０１の光射出面上の画素領域間に蓄光発光膜（蓄光層）２０１を形成した構成である。図６は、画素電極１０２と蓄光発光膜２０１の位置関係を示す部分平面図である。

この蓄光発光膜２０１は、インクジェット装置（インクジェット法）で、蓄光発光膜材料を含むインク組成物を透明基板１０１の光射出面（背面）上に吐出した後に乾燥処理および熱処理を行うことによって形成する。このインク組成物としては、例えば、蓄光材料を分散させた有機樹脂を溶媒に溶かしたものインク組成物とすることができる。ここで、蓄光材料としては、例えば、珪素アルミ酸塩等を使用するができる。また、有機樹脂としては、例えば、ポリスチレンやポリウレタン等を使用することができる。また、溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ベンゼン、シクロヘキサン等を使用することができる。蓄光材料は、実施例１と同様にＧ発光する蓄光材料を使用するのが望ましい。

上記構成の有機ＥＬ装置２００では、有機物バンク層（蓄光層）１０３ｂと同様に、発光層１０４の発光光、太陽光、および室内光等のエネルギーを蓄光発光膜（蓄光層）２０１の蓄光材料が吸収し、このエネルギーを徐々に可視光として放出するため、発光層１０４が発光しない状態でも、この蓄光発光膜２０１から可視光が透明基板１０１の光射出面側から照光して、暗闇でも補助光として使用することが可能となる。また、蓄光発光膜２０１を各画素領域間に形成しているので、発光層の光を蓄光発光膜２０１で遮蔽しないで外部に射出でき、高輝度な表示または照明が可能となる。また、蓄光発光膜２０１をインクジェット法で形成しているので、蒸着等の方法に比して材料を無駄にすることなく、高精度かつ低コストに蓄光発光膜２０１を形成することが可能となる。

なお、実施例２においては、蓄光層を有機物バンク層１０３ｂと蓄光発光膜２０１の２層としているが、有機物バンク層１０３ｂに蓄光材料を使用しない構成としても本発明の目的を達成することができる。また、実施例２の有機ＥＬ装置２００は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置について説明したが、本発明はトップエミッション型の有機ＥＬ装置にも適用可能である。この場合は、透明陽極１０１を反射陽極とし、反射陰極１０５を透明陰極とし、透明陰極上に透明の封止層を形成し、この封止層上に蓄光発光膜２０１を形成する構成とすれば良い。

図７は、本発明の実施例３に係る有機ＥＬ装置３００の部分断面構造を示す図である。図７において、図５の有機ＥＬ装置２００と同等機能を有する部位には同一符号を付し、その説明は省略する。実施例３に係る有機ＥＬ装置３００は、フルカラー有機ＥＬ装置である。実施例３に係る有機ＥＬ装置３００は、図７に示すように、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）発光層を含むＲ有機層１０４Ｒ、Ｇ有機層１０４Ｇ、Ｂ有機層１０４Ｂが交互に配置された構造である。有機物バンク層１０３ｂおよび蓄光発光膜２０１の蓄光材料として、Ｒ発光する蓄光材料を使用する。図８は、実施例３のＲ発光する蓄光材料の残光スペクトルの一例を示す図である。Ｒは、Ｒ，Ｇ，Ｂの中で最も長波長側に分光感度のあるので、Ｇ有機層１０４ＧのＧ発光光、Ｂ有機層１０４ＢのＢ発光光を効率的に吸収することができ、有機ＥＬ装置３００の内部の発光層の発光光を効率的に吸収して補助光として利用することができる。

なお、透明基板１０１を透明蓄光ガラスで構成することにしても良く、この場合は、Ｒ発光する蓄光材料を使用する。また、実施例３では、有機物バンク層１０３ｂおよび蓄光発光膜２０１の両者に蓄光材料を使用する構成であるが、いずれか一方に蓄光材料を使用する構成としても、本発明の目的は達成することができる。また、実施例３の有機ＥＬ装置３００は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置について説明したが、トップエミッション型の有機ＥＬ装置にも適用可能である。

（電子機器への適用例）
つぎに、本発明に係る有機ＥＬ装置を適用可能な電子機器の具体例について図９を参照して説明する。図９−１は、本発明に係る有機ＥＬ装置を可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）４００の表示部に適用した例を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ４００は、キーボード４０１を備えた本体部４０２と、本発明に係る有機ＥＬ装置を適用した表示部４０３とを備えている。図９−２は、本発明に係る有機ＥＬ装置を携帯電話機５００の表示部に適用した例を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機５００は、複数の操作ボタン５０１のほか、受話口５０２、送話口５０３とともに、本発明に係る有機ＥＬ装置を適用した表示部５０４を備えている。

本発明に係る有機ＥＬ装置は、上述した携帯電話機やノートパソコン以外にも、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、およびＰＯＳ端末機などの電子機器に広く適用することができる。

本発明の有機ＥＬ装置は、表示装置、エレクトロミック調光ガラス、電子ペーパー、照明装置、光源装置およびプリンタヘッド等に広く利用可能である。また、本発明に係る電子機器は、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）と呼ばれる携帯型情報機器、携帯型パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、デジタルスチルカメラ、車載用モニタ、デジタルビデオカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、およびＰＯＳ端末機などの電子機器に広く利用することができる。

本発明の実施例１に係る有機ＥＬ装置の部分断面図。人間の目の標準比視感度曲線を示す図。実施例１の蓄光材料の残光スペクトルの一例を示す図。実施例１の蓄光材料の残光強度の時間推移の一例を示す図。本発明の実施例２に係る有機ＥＬ装置の部分断面図。画素電極と蓄光発光膜の位置関係を示す平面図。本発明の実施例３に係る有機ＥＬ装置の部分断面図。実施例３の蓄光材料の残光スペクトルの一例を示す図。実施例に係る有機ＥＬ装置を備えたパソコンの斜視図。実施例に係る有機ＥＬ装置を備えた携帯電話機の斜視図。従来の有機ＥＬ装置の構成を示す図。

符号の説明

１００有機ＥＬ装置、１０１透明基板、１０２透明陽極（第１電極）、１０３ａ無機物バンク層、１０３ｂ有機物バンク層、１０４有機層、１０４ＲＲ有機層、１０４ＧＧ有機層、１０４ＢＢ有機層、１０５反射陰極（第２電極）、１０６は駆動回路、２００有機ＥＬ装置、２０１蓄光発光膜、３００有機ＥＬ層、４００コンピュータ、４０１キーボード、４０２本体部、、４０３表示部、５００携帯電話機、５０１操作ボタン、５０２受話口、５０３送話口、５０４表示部、６００有機ＥＬ装置、６０１表示部、６０２ガラス板、６０３有機ＥＬ素子（照明装置）、６０３ａホール注入電極、６０３ｂ電子注入電極、６０３ｃ有機層、６０４電源装置

Claims

有機材料からなる発光層を含む有機層を、基板上に形成された第１電極と、第２電極とで挟持し、前記第１電極と前記第２電極間に電圧を印加して前記発光層を発光させ画素単位で駆動を行う有機ＥＬ装置において、
各画素領域間に蓄光材料を含む蓄光層を形成したことを特徴とする有機ＥＬ装置。
前記蓄光層は、各画素領域を隔てるバンク層であることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ装置。
前記基板は透明基板で構成され、当該透明基板側から光を射出し、
前記蓄光層は、前記透明基板の光射出面上の各画素領域間に形成された蓄光発光膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ装置。
前記基板は透明蓄光ガラスで形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置。
前記蓄光層は、インクジェット法で形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置。
前記蓄光材料は緑色発光する蓄光材料であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置。
前記有機層は、赤、緑、青発光層をそれぞれ含む赤，緑，青有機層が交互に配置されて構成されており、
前記蓄光材料は、赤色発光する蓄光材料であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置。
請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の有機ＥＬ装置を搭載したことを特徴とする電子機器。